鉅大LARGE | 點擊量:1094次 | 2020年03月27日
科學家發(fā)現鈮鎢氧化物新材料 電池有望幾分鐘內完全充電
研究人員表明,最近新發(fā)現的一組材料可以實現電池快速充電,提高智能手機在幾分鐘內完全充電的可能性,并加速了電動汽車和太陽能等重要清潔科技(cleantechnologies,環(huán)??萍?的投入應用。
電池充電的速度部分取決于正電粒子(稱為鋰離子)向負電極移動的速度,正電粒子之后儲存在負電極處。限制我們制造出快速充電的超級電池的一大因素便是鋰離子在陶瓷介質中的移動速度。
一種可能的解決方法是通過使用納米粒子來縮小每種物質材料。但是納米粒子的造價非常昂貴并且制作工藝復雜。因此,科學家們一直在尋找替代性材料來規(guī)避這一問題。
目前,劍橋大學的研究人員已識別到一組被稱作是鈮鎢氧化物的材料,通過這一材料,鋰離子可以實現超高速移動,意味著可以實現電池快速充電。
該研究公布于《自然》雜志,其第一作者KentGriffith說,鈮鎢氧化物有著本質上的不同。這種材料于1965年被首次發(fā)現,具有剛性的、開放的結構,并且有著比其他常用電池材料更大的粒子尺寸。
為了測量鋰離子在這些非同一般的介質中的運動,研究人員使用類似于MRI掃描儀中發(fā)現的技術。他們發(fā)現,鋰離子在這些材料中的移動速度要比傳統陶瓷電極材料快幾百倍。
這些替代材料的另一優(yōu)點在于便宜且易于制造。Griffith說:這些氧化物易于制造,不要額外的化學品或溶劑。
優(yōu)化的電池可以革新電動汽車以及太陽能格網儲存這兩大環(huán)保技術。
這一研究的署名ClareGrey表示,下一步要做的就是優(yōu)化這一材料在整個電池中的使用,該電池可以在電動汽車所需的時間和里數內循環(huán)使用。Clare補充道,舉例來說,人們在車站就能對電動公交車進行快速充電。
倫敦大學學院電化學工程教授DanBrett雖然并未參與這項工作,但是仍然對這一發(fā)現表示了極大的贊賞,這一發(fā)現是激動人心的,尤其是它對電池性能所做的改觀,他說,這項工作的真正聰明之處還在于可以洞察一種測量機制,得以測量鋰離子通過這一物質所達到的移動速度。
Brett最后補充道:該技術還將進一步優(yōu)化這些材料,因此,我們可以期待,在未來,[電池]功率、能量和壽命都將得到新的改善。
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